JPH11146649A - Ｐｗｍサイクロコンバータ - Google Patents
ＰｗｍサイクロコンバータInfo
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- JPH11146649A JPH11146649A JP30882797A JP30882797A JPH11146649A JP H11146649 A JPH11146649 A JP H11146649A JP 30882797 A JP30882797 A JP 30882797A JP 30882797 A JP30882797 A JP 30882797A JP H11146649 A JPH11146649 A JP H11146649A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング手段の故障が発生した場合で
も、ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端電圧を
抑制し、過電圧によるＰＷＭサイクロコンバータの破壊
を阻止し得るＰＷＭサイクロコンバータを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力を備えた双方向スイッチ１１２〜１１７で直
接接続し、出力電圧指令に応じたＰＷＭ制御により双方
向スイッチ１１２〜１１７の開閉制御を行って任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータに
おいて、双方向スイッチ１１２〜１１７の故障を故障検
出回路１１０により検出して故障信号Ｓｆを出力し、該
故障信号Ｓｆに基づいて、過電圧保護回路１０９によっ
て当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子Ａ，Ｂの電
圧を抑制する。
も、ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端電圧を
抑制し、過電圧によるＰＷＭサイクロコンバータの破壊
を阻止し得るＰＷＭサイクロコンバータを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力を備えた双方向スイッチ１１２〜１１７で直
接接続し、出力電圧指令に応じたＰＷＭ制御により双方
向スイッチ１１２〜１１７の開閉制御を行って任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータに
おいて、双方向スイッチ１１２〜１１７の故障を故障検
出回路１１０により検出して故障信号Ｓｆを出力し、該
故障信号Ｓｆに基づいて、過電圧保護回路１０９によっ
て当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子Ａ，Ｂの電
圧を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電圧を直流ま
たは周波数、振幅の異なった交流に変換する電力変換装
置としてのＰＷＭサイクロコンバータに係り、特に、ス
イッチング手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイ
クロコンバータの出力端子の両端電圧を抑制し、過電圧
によるＰＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止し得るＰ
ＷＭサイクロコンバータに関する。
たは周波数、振幅の異なった交流に変換する電力変換装
置としてのＰＷＭサイクロコンバータに係り、特に、ス
イッチング手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイ
クロコンバータの出力端子の両端電圧を抑制し、過電圧
によるＰＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止し得るＰ
ＷＭサイクロコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】ここでは、故障検出および保護機能を備
えたＰＷＭインバータを例示し、該ＰＷＭインバータに
おける保護手法をＰＷＭサイクロコンバータに適用した
場合について検討する。従来のＰＷＭインバータの保護
手法としては、故障検出回路がＰＷＭインバータの故障
を検出した場合に、インバータを構成するスイッチング
素子（パワートランジスタ）への制御信号、すなわちゲ
ート信号を全てオフにする方法が一般的である。従来の
ＰＷＭインバータにおける保護手法を図に基づいて説明
する。まず、図９は第１従来例に係るＰＷＭインバータ
が適用されている交流電動機駆動制御装置の構成図であ
る。図中、８０１は３相交流電源、８３５は駆動制御対
象の交流電動機、８３２はコンバータを構成するダイオ
ードブリッジ、８３３は平滑用コンデンサ、８３４はイ
ンバータを構成するトランジスタモジュール、８３６は
トランジスタモジュール８３４のゲート電極への制御信
号を生成するゲートドライバ、８１０はゲート信号の状
態およびトランジスタモジュール８３４の各トランジス
タの両端の電圧から該トランジスタの故障を検出する故
障検出回路、８０６は出力電圧指令に応じたＰＷＭ指令
を出力するコントローラ、８３７は故障検出回路８１０
の検出結果に基づいてＰＷＭ指令のゲートドライバ８３
６への供給を制御するゲートブロック回路である。この
ような構成の第１従来例のＰＷＭインバータでは、ま
ず、コントローラ８０６が出力電圧指令に応じてＰＷＭ
指令を作成すると、該ＰＷＭ指令はゲートブロック回路
８３７を介してゲートドライバ８３６に供給され、ゲー
トドライバ８３６は該ＰＷＭ指令に基づくゲート信号を
絶縁して、トランジスタモジュール８３４の各トランジ
スタを駆動する。インバータを構成するトランジスタモ
ジュール８３４に故障が起きた場合には、故障検出回路
８１０は故障信号をゲートブロック回路８３７へ出力
し、ゲートブロック回路８３７を介したＰＷＭ指令のゲ
ートドライバ８３６への供給を全相オフにする。したが
って、トランジスタモジュール８３４へのゲート信号が
全相オフとなり、交流電動機８３５に流れていた電流は
トランジスタモジュール８３４内のフリーフォイルダイ
オードを通して平滑コンデンサ８３３に流れ込み、交流
電動機８３５の端子電圧の急激な上昇が抑えられること
となる。
えたＰＷＭインバータを例示し、該ＰＷＭインバータに
おける保護手法をＰＷＭサイクロコンバータに適用した
場合について検討する。従来のＰＷＭインバータの保護
手法としては、故障検出回路がＰＷＭインバータの故障
を検出した場合に、インバータを構成するスイッチング
素子（パワートランジスタ）への制御信号、すなわちゲ
ート信号を全てオフにする方法が一般的である。従来の
ＰＷＭインバータにおける保護手法を図に基づいて説明
する。まず、図９は第１従来例に係るＰＷＭインバータ
が適用されている交流電動機駆動制御装置の構成図であ
る。図中、８０１は３相交流電源、８３５は駆動制御対
象の交流電動機、８３２はコンバータを構成するダイオ
ードブリッジ、８３３は平滑用コンデンサ、８３４はイ
ンバータを構成するトランジスタモジュール、８３６は
トランジスタモジュール８３４のゲート電極への制御信
号を生成するゲートドライバ、８１０はゲート信号の状
態およびトランジスタモジュール８３４の各トランジス
タの両端の電圧から該トランジスタの故障を検出する故
障検出回路、８０６は出力電圧指令に応じたＰＷＭ指令
を出力するコントローラ、８３７は故障検出回路８１０
の検出結果に基づいてＰＷＭ指令のゲートドライバ８３
６への供給を制御するゲートブロック回路である。この
ような構成の第１従来例のＰＷＭインバータでは、ま
ず、コントローラ８０６が出力電圧指令に応じてＰＷＭ
指令を作成すると、該ＰＷＭ指令はゲートブロック回路
８３７を介してゲートドライバ８３６に供給され、ゲー
トドライバ８３６は該ＰＷＭ指令に基づくゲート信号を
絶縁して、トランジスタモジュール８３４の各トランジ
スタを駆動する。インバータを構成するトランジスタモ
ジュール８３４に故障が起きた場合には、故障検出回路
８１０は故障信号をゲートブロック回路８３７へ出力
し、ゲートブロック回路８３７を介したＰＷＭ指令のゲ
ートドライバ８３６への供給を全相オフにする。したが
って、トランジスタモジュール８３４へのゲート信号が
全相オフとなり、交流電動機８３５に流れていた電流は
トランジスタモジュール８３４内のフリーフォイルダイ
オードを通して平滑コンデンサ８３３に流れ込み、交流
電動機８３５の端子電圧の急激な上昇が抑えられること
となる。
【０００３】次に、第２従来例として、単相出力ＰＷＭ
インバータを複数個接続して構成した多重ＰＷＭインバ
ータを図１０に示す。図１０は第２従来例に係る多重Ｐ
ＷＭインバータが適用されている交流電動機駆動制御装
置の構成図である。図中、９４０は単相出力ＰＷＭイン
バータ、９０６は出力電圧指令に応じたＰＷＭ指令を出
力するコントローラ、９３５は駆動制御対象の交流電動
機である。また、図１１には、単相出力ＰＷＭインバー
タ９４０の構成図を示す。図中、１００１は３相交流電
源、１０３２はコンバータを構成するダイオードブリッ
ジ、１０３３は平滑用コンデンサ、１０３４はインバー
タを構成する単相出力トランジスタモジュール、１０３
６は単相出力トランジスタモジュール１０３４のゲート
電極への制御信号を生成するゲートドライバ、１０１０
はゲート信号の状態および単相出力トランジスタモジュ
ール１０３４の各トランジスタの両端の電圧から該トラ
ンジスタの故障を検出する故障検出回路、１０３７は故
障検出回路１０１０の検出結果に基づいてＰＷＭ指令の
ゲートドライバ８３６への供給を制御するゲートブロッ
ク回路である。本従来例の多重ＰＷＭインバータにおけ
る保護の方法も、第１従来例と同様の動作をする。多重
ＰＷＭインバータを構成する単相出力ＰＷＭインバータ
９４０の１つにおいて、単相出力トランジスタモジュー
ル１０４１が故障した場合、故障検出回路１０１０が故
障信号をコントローラ９０６とゲートブロック回路１０
３７に出力する。この時、まず、ゲートブロック回路１
０３７が動作して故障の発生した単相出力インバータ１
０４１へのＰＷＭ指令をオフにする。次に、故障信号を
受け取ったコントローラ９０６は、全ての単相出力ＰＷ
ＭインバータのＰＷＭ指令をオフにする。すなわち、故
障の発生した単相出力PWMインバータ９４０のゲートブ
ロック回路１０３７の動作と、他の単相出力ＰＷＭイン
バータのゲートブロック回路の動作との間に時間的な遅
れがあるが、故障した単相出力ＰＷＭインバータ９４０
内の平滑コンデンサ１０３３の働きで急激な電圧上昇が
避けられ、故障した単相出力PWMインバータ９４０に交
流電動機９３５の残留電圧が集中するのを避けることが
できる。
インバータを複数個接続して構成した多重ＰＷＭインバ
ータを図１０に示す。図１０は第２従来例に係る多重Ｐ
ＷＭインバータが適用されている交流電動機駆動制御装
置の構成図である。図中、９４０は単相出力ＰＷＭイン
バータ、９０６は出力電圧指令に応じたＰＷＭ指令を出
力するコントローラ、９３５は駆動制御対象の交流電動
機である。また、図１１には、単相出力ＰＷＭインバー
タ９４０の構成図を示す。図中、１００１は３相交流電
源、１０３２はコンバータを構成するダイオードブリッ
ジ、１０３３は平滑用コンデンサ、１０３４はインバー
タを構成する単相出力トランジスタモジュール、１０３
６は単相出力トランジスタモジュール１０３４のゲート
電極への制御信号を生成するゲートドライバ、１０１０
はゲート信号の状態および単相出力トランジスタモジュ
ール１０３４の各トランジスタの両端の電圧から該トラ
ンジスタの故障を検出する故障検出回路、１０３７は故
障検出回路１０１０の検出結果に基づいてＰＷＭ指令の
ゲートドライバ８３６への供給を制御するゲートブロッ
ク回路である。本従来例の多重ＰＷＭインバータにおけ
る保護の方法も、第１従来例と同様の動作をする。多重
ＰＷＭインバータを構成する単相出力ＰＷＭインバータ
９４０の１つにおいて、単相出力トランジスタモジュー
ル１０４１が故障した場合、故障検出回路１０１０が故
障信号をコントローラ９０６とゲートブロック回路１０
３７に出力する。この時、まず、ゲートブロック回路１
０３７が動作して故障の発生した単相出力インバータ１
０４１へのＰＷＭ指令をオフにする。次に、故障信号を
受け取ったコントローラ９０６は、全ての単相出力ＰＷ
ＭインバータのＰＷＭ指令をオフにする。すなわち、故
障の発生した単相出力PWMインバータ９４０のゲートブ
ロック回路１０３７の動作と、他の単相出力ＰＷＭイン
バータのゲートブロック回路の動作との間に時間的な遅
れがあるが、故障した単相出力ＰＷＭインバータ９４０
内の平滑コンデンサ１０３３の働きで急激な電圧上昇が
避けられ、故障した単相出力PWMインバータ９４０に交
流電動機９３５の残留電圧が集中するのを避けることが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１従来例および第２従来例のPWMインバータにおける保
護手法を、ＰＷＭサイクロコンバータに適用した場合に
は、平滑コンデンサ等のエネルギー吸収素子やフリーフ
ォイルダイオードがないため、ＰＷＭサイクロコンバー
タの出力端子に過電圧が発生してＰＷＭサイクロコンバ
ータを保護することができないという問題点があった。
特に、多重システムで交流電動機を負荷とした場合に
は、故障したＰＷＭサイクロコンバータの出力端子に交
流電動機の誘起電圧が集中し、致命的な破壊を引き起こ
すという問題点もあった。本発明は、上記従来の問題点
に鑑みてなされたものであって、スイッチング手段の故
障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコンバータの出
力端子の両端電圧を抑制し、過電圧によるＰＷＭサイク
ロコンバータの破壊を阻止し得るＰＷＭサイクロコンバ
ータを提供することを目的としている。
１従来例および第２従来例のPWMインバータにおける保
護手法を、ＰＷＭサイクロコンバータに適用した場合に
は、平滑コンデンサ等のエネルギー吸収素子やフリーフ
ォイルダイオードがないため、ＰＷＭサイクロコンバー
タの出力端子に過電圧が発生してＰＷＭサイクロコンバ
ータを保護することができないという問題点があった。
特に、多重システムで交流電動機を負荷とした場合に
は、故障したＰＷＭサイクロコンバータの出力端子に交
流電動機の誘起電圧が集中し、致命的な破壊を引き起こ
すという問題点もあった。本発明は、上記従来の問題点
に鑑みてなされたものであって、スイッチング手段の故
障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコンバータの出
力端子の両端電圧を抑制し、過電圧によるＰＷＭサイク
ロコンバータの破壊を阻止し得るＰＷＭサイクロコンバ
ータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係るＰＷＭサイクロコンバータ
は、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力
を備えたスイッチング手段で直接接続し、出力電圧指令
に応じたＰＷＭ制御により前記スイッチング手段の開閉
制御を行って任意の交流及び直流電圧を出力するＰＷＭ
サイクロコンバータにおいて、前記スイッチング手段の
故障を検出して故障信号を出力する故障検出手段と、当
該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端に接続さ
れ、前記故障信号に基づいて該出力端子の電圧を抑制す
る過電圧保護手段とを具備するものである。また、請求
項２に係わるＰＷＭサイクロコンバータは、請求項１に
記載のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、前記過電圧
保護手段は、前記故障信号に基づいて開閉制御される第
２のスイッチング手段を具備するものである。また、請
求項３に係るＰＷＭサイクロコンバータは、請求項２に
記載のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、前記過電圧
保護手段は、前記故障信号に基づいて開閉制御される第
２のスイッチング手段と、前記第２のスイッチング手段
に直列接続される抵抗とを具備するものである。また、
請求項４に係るＰＷＭサイクロコンバータは、請求項３
に記載のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、前記過電
圧保護手段は、当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端
子間電圧を整流して前記直列接続された抵抗および第２
のスイッチング手段の両端に印加するダイオードブリッ
ジを具備するものである。また、請求項５に係るＰＷＭ
サイクロコンバータは、請求項４に記載のＰＷＭサイク
ロコンバータにおいて、前記過電圧保護手段は、前記直
列接続された抵抗および第２のスイッチング手段と並列
接続されるキャパシタを具備するものである。さらに、
請求項６に係るＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源
の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力を備えたスイ
ッチング手段で直接接続し、出力電圧指令に応じたＰＷ
Ｍ制御により前記スイッチング手段の開閉制御を行って
任意の交流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコン
バータにおいて、前記スイッチング手段の故障を検出し
て故障信号を出力する故障検出手段を具備し、故障して
ない相のスイッチング手段を閉制御して、強制的に当該
ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子電圧を０にするも
のである。
に、本発明の請求項１に係るＰＷＭサイクロコンバータ
は、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力
を備えたスイッチング手段で直接接続し、出力電圧指令
に応じたＰＷＭ制御により前記スイッチング手段の開閉
制御を行って任意の交流及び直流電圧を出力するＰＷＭ
サイクロコンバータにおいて、前記スイッチング手段の
故障を検出して故障信号を出力する故障検出手段と、当
該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端に接続さ
れ、前記故障信号に基づいて該出力端子の電圧を抑制す
る過電圧保護手段とを具備するものである。また、請求
項２に係わるＰＷＭサイクロコンバータは、請求項１に
記載のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、前記過電圧
保護手段は、前記故障信号に基づいて開閉制御される第
２のスイッチング手段を具備するものである。また、請
求項３に係るＰＷＭサイクロコンバータは、請求項２に
記載のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、前記過電圧
保護手段は、前記故障信号に基づいて開閉制御される第
２のスイッチング手段と、前記第２のスイッチング手段
に直列接続される抵抗とを具備するものである。また、
請求項４に係るＰＷＭサイクロコンバータは、請求項３
に記載のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、前記過電
圧保護手段は、当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端
子間電圧を整流して前記直列接続された抵抗および第２
のスイッチング手段の両端に印加するダイオードブリッ
ジを具備するものである。また、請求項５に係るＰＷＭ
サイクロコンバータは、請求項４に記載のＰＷＭサイク
ロコンバータにおいて、前記過電圧保護手段は、前記直
列接続された抵抗および第２のスイッチング手段と並列
接続されるキャパシタを具備するものである。さらに、
請求項６に係るＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源
の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力を備えたスイ
ッチング手段で直接接続し、出力電圧指令に応じたＰＷ
Ｍ制御により前記スイッチング手段の開閉制御を行って
任意の交流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコン
バータにおいて、前記スイッチング手段の故障を検出し
て故障信号を出力する故障検出手段を具備し、故障して
ない相のスイッチング手段を閉制御して、強制的に当該
ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子電圧を０にするも
のである。
【０００６】本発明に係るＰＷＭサイクロコンバータで
は、ＰＷＭ制御により開閉制御されるスイッチング手段
の故障を故障検出手段により検出して故障信号を出力
し、該故障信号に基づいて、過電圧保護手段によって当
該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端電圧を抑
制するようにしている。これにより、スイッチング手段
の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコンバータ
の出力端子の両端電圧を抑制し、過電圧によるＰＷＭサ
イクロコンバータの破壊を阻止することができる。特
に、過電圧保護手段の構成は、故障信号に基づいて開閉
制御される第２のスイッチング手段、また該構成に対し
て直列接続された抵抗を付加した構成、また該付加構成
に対して、直列接続された抵抗および第２のスイッチン
グ手段の両端に印加するダイオードブリッジを付加した
構成、或いは、該付加構成に対して、直列接続された抵
抗および第２のスイッチング手段と並列接続されるキャ
パシタをさらに付加した構成とするのが望ましい。何れ
の構成によっても、故障信号により第２のスイッチング
手段を駆動して、ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子
の両端電圧を下げることが可能である。また、本発明の
ＰＷＭサイクロコンバータでは、ＰＷＭ制御により開閉
制御されるスイッチング手段の故障を故障検出手段によ
り検出して故障信号を出力し、該故障信号に基づいて、
故障してない相のスイッチング手段を閉制御して、強制
的に当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端電
圧を０にするようにしている。これにより、スイッチン
グ手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコン
バータの出力端子の両端電圧を抑制し、過電圧によるＰ
ＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止することができ
る。
は、ＰＷＭ制御により開閉制御されるスイッチング手段
の故障を故障検出手段により検出して故障信号を出力
し、該故障信号に基づいて、過電圧保護手段によって当
該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端電圧を抑
制するようにしている。これにより、スイッチング手段
の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコンバータ
の出力端子の両端電圧を抑制し、過電圧によるＰＷＭサ
イクロコンバータの破壊を阻止することができる。特
に、過電圧保護手段の構成は、故障信号に基づいて開閉
制御される第２のスイッチング手段、また該構成に対し
て直列接続された抵抗を付加した構成、また該付加構成
に対して、直列接続された抵抗および第２のスイッチン
グ手段の両端に印加するダイオードブリッジを付加した
構成、或いは、該付加構成に対して、直列接続された抵
抗および第２のスイッチング手段と並列接続されるキャ
パシタをさらに付加した構成とするのが望ましい。何れ
の構成によっても、故障信号により第２のスイッチング
手段を駆動して、ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子
の両端電圧を下げることが可能である。また、本発明の
ＰＷＭサイクロコンバータでは、ＰＷＭ制御により開閉
制御されるスイッチング手段の故障を故障検出手段によ
り検出して故障信号を出力し、該故障信号に基づいて、
故障してない相のスイッチング手段を閉制御して、強制
的に当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端電
圧を０にするようにしている。これにより、スイッチン
グ手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコン
バータの出力端子の両端電圧を抑制し、過電圧によるＰ
ＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止することができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＰＷＭサイクロコ
ンバータの実施の形態について、〔第１の実施形態〕、
〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明す
る。 〔第１の実施形態〕図１は、本発明の第１の実施形態に
係るＰＷＭサイクロコンバータを適用した交流電動機駆
動制御装置の構成図である。同図において、本実施形態
のＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源１０１、交流
ラインフィルタ１０２、電源電圧検出回路１０３、ゲー
トドライバ１０４、転流シーケンス切り替え回路１０
５、コントローラ１０６、電流方向検出回路１０７、負
荷としての交流電動機１０８、過電圧保護回路１０９、
故障検出回路１１０および双方向スイッチ群１１１を備
えて構成されている。双方向スイッチ群１１１は、スイ
ッチング手段としての双方向スイッチ１１２〜１１７を
備えた構成であり、本実施形態の各双方向スイッチ１１
２〜１１７は、バイポーラトランジスタのオン状態での
低電圧特性とパワーＭＯＳＦＥＴの高速スイッチング特
性とを併せ持つ２個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipol
ar Transistor）を一方のエミッタと他方のコレクタを
直列接続した構成となっている。交流電源１０１の出力
は、交流ラインフィルタ１０２を介して、出力端子Ａ側
に接続される双方向スイッチ１１２〜１１４と、出力端
子Ｂ側に接続される双方向スイッチ１１５〜１１７とに
供給されている。双方向スイッチ１１２〜１１４の反対
側はＡ端子を介して交流電動機１０８に接続され、双方
向スイッチ１１５〜１１７の反対側はＢ端子を介して交
流電動機１０８のもう一方の端子に接続されている。電
圧検出回路１０３は、交流電源１０１の出力電圧を取り
込んで絶縁、降圧したあとコントローラ１０６へ電源電
圧検出値を渡す。また、コントローラ１０６は出力電圧
指令と電圧検出回路１０３による電源電圧検出値に基づ
いて、ＰＷＭ指令を決定し、出力する。電流方向検出回
路１０７は、双方向スイッチ１１２〜１１７の両端電圧
の差より各々のスイッチ電流方向を検出して出力する。
また、転流シーケンス切り替え回路１０５は、コントロ
ーラ１０６からのＰＷＭ指令と電流方向検出回路１０７
による電流方向検出値に基づいて転流順序を決定し、Ｐ
ＷＭ指令をゲート信号に変換して出力する。ゲートドラ
イバ１０４は、ゲート信号を絶縁し、双方向スイッチ１
１２〜１１７の駆動信号を出力する。双方向スイッチ１
１２〜１１７は、該駆動信号を受け取り、交流電動機１
０８へ電力を供給する。また、故障検出器１１０は、双
方向スイッチ１１２〜１１７の両端の電圧とゲート信号
の状態から故障を検出し、ゲートドライバ１０４にゲー
トブロック信号として、また過電圧保護回路１０９に駆
動信号として故障信号を出力する。さらに、過電圧保護
回路１０９は故障信号（駆動信号）を受け取ると、過電
圧保護動作を開始する。
ンバータの実施の形態について、〔第１の実施形態〕、
〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明す
る。 〔第１の実施形態〕図１は、本発明の第１の実施形態に
係るＰＷＭサイクロコンバータを適用した交流電動機駆
動制御装置の構成図である。同図において、本実施形態
のＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源１０１、交流
ラインフィルタ１０２、電源電圧検出回路１０３、ゲー
トドライバ１０４、転流シーケンス切り替え回路１０
５、コントローラ１０６、電流方向検出回路１０７、負
荷としての交流電動機１０８、過電圧保護回路１０９、
故障検出回路１１０および双方向スイッチ群１１１を備
えて構成されている。双方向スイッチ群１１１は、スイ
ッチング手段としての双方向スイッチ１１２〜１１７を
備えた構成であり、本実施形態の各双方向スイッチ１１
２〜１１７は、バイポーラトランジスタのオン状態での
低電圧特性とパワーＭＯＳＦＥＴの高速スイッチング特
性とを併せ持つ２個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipol
ar Transistor）を一方のエミッタと他方のコレクタを
直列接続した構成となっている。交流電源１０１の出力
は、交流ラインフィルタ１０２を介して、出力端子Ａ側
に接続される双方向スイッチ１１２〜１１４と、出力端
子Ｂ側に接続される双方向スイッチ１１５〜１１７とに
供給されている。双方向スイッチ１１２〜１１４の反対
側はＡ端子を介して交流電動機１０８に接続され、双方
向スイッチ１１５〜１１７の反対側はＢ端子を介して交
流電動機１０８のもう一方の端子に接続されている。電
圧検出回路１０３は、交流電源１０１の出力電圧を取り
込んで絶縁、降圧したあとコントローラ１０６へ電源電
圧検出値を渡す。また、コントローラ１０６は出力電圧
指令と電圧検出回路１０３による電源電圧検出値に基づ
いて、ＰＷＭ指令を決定し、出力する。電流方向検出回
路１０７は、双方向スイッチ１１２〜１１７の両端電圧
の差より各々のスイッチ電流方向を検出して出力する。
また、転流シーケンス切り替え回路１０５は、コントロ
ーラ１０６からのＰＷＭ指令と電流方向検出回路１０７
による電流方向検出値に基づいて転流順序を決定し、Ｐ
ＷＭ指令をゲート信号に変換して出力する。ゲートドラ
イバ１０４は、ゲート信号を絶縁し、双方向スイッチ１
１２〜１１７の駆動信号を出力する。双方向スイッチ１
１２〜１１７は、該駆動信号を受け取り、交流電動機１
０８へ電力を供給する。また、故障検出器１１０は、双
方向スイッチ１１２〜１１７の両端の電圧とゲート信号
の状態から故障を検出し、ゲートドライバ１０４にゲー
トブロック信号として、また過電圧保護回路１０９に駆
動信号として故障信号を出力する。さらに、過電圧保護
回路１０９は故障信号（駆動信号）を受け取ると、過電
圧保護動作を開始する。
【０００８】次に、図２は、本実施形態におけるゲート
ドライブ回路１０４および故障検出回路１１０の詳細な
回路構成図である。尚、同図は、双方向スイッチ１１２
〜１１７における１スイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｔｒ
ｉｇ当たりの回路構成を示している。図中、２１９はゲ
ート信号Ｓｇの絶縁ホトカプラ、２２０は故障信号Ｓｆ
の絶縁ホトカプラ、Ｒ１〜Ｒ９は抵抗、Ｂ１，Ｂ２はバ
イアス電源、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、Ｄ１はダ
イオード、Ｄ２はツェナーダイオード、Ｃ１，Ｃ２はコ
ンデンサである。図２において、まず、ゲート信号Ｓｇ
がオフの場合には、ゲート信号絶縁ホトカプラ２１９の
出力トランジスタがオフとなり、トランジスタＴｒ１は
導通状態となる。この時、トランジスタＴｒ４が導通状
態となり、スイッチング素子Ｔｒｉｇのゲート信号は負
にバイアスされ、スイッチング素子Ｔｒｉｇは開状態と
なる。この時、ツェナーダイオードＤ２のカソード電圧
は、トランジスタＴｒ１がオンするため、故障信号Ｓｆ
を駆動するトランジスタＴｒ３を駆動するのに十分な電
圧とはならず、したがって故障信号Ｓｆは出力されな
い。また、ゲート信号Ｓｇがオンの場合には、ゲート信
号絶縁ホトカプラ２１９の出力トランジスタがオンとな
り、トランジスタＴｒ１はオフとなる。この時、トラン
ジスタＴｒ３が導通状態となり、スイッチング素子Ｔｒ
ｉｇのゲート信号は正にバイアスされ、スイッチング素
子Ｔｒｉｇは閉状態となる。この時、スイッチング素子
Ｔｒｉｇが正常な場合には、ツェナーダイオードＤ２の
カソード電圧はスイッチング素子Ｔｒｉｇがオンするた
め、故障信号Ｓｆを駆動するトランジスタＴｒ３を駆動
するのに十分な電圧とならず、したがって故障信号Ｓｆ
は出力されない。しかしながら、スイッチング素子Ｔｒ
ｉｇがある一定時間内にオンしなかったり、断線してい
る場合には、ツェナーダイオードＤ２のカソード電圧が
上昇し、トランジスタＴｒ２のベースに接続された遅延
回路で決定されている時定数で、トランジスタＴｒ２の
ベース電圧が上昇する。こうしてトランジスタＴｒ２の
ベース電圧が確立すると、トランジスタＴｒ２がオンと
なり、故障信号Ｓｆを出力することとなる。尚、故障信
号Ｓｆは、ゲートドライバ１０４内のゲートブロック信
号として機能すると共に、故障信号絶縁ホトカプラ２２
０を介して過電圧保護回路１０９の駆動信号として出力
される。
ドライブ回路１０４および故障検出回路１１０の詳細な
回路構成図である。尚、同図は、双方向スイッチ１１２
〜１１７における１スイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｔｒ
ｉｇ当たりの回路構成を示している。図中、２１９はゲ
ート信号Ｓｇの絶縁ホトカプラ、２２０は故障信号Ｓｆ
の絶縁ホトカプラ、Ｒ１〜Ｒ９は抵抗、Ｂ１，Ｂ２はバ
イアス電源、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、Ｄ１はダ
イオード、Ｄ２はツェナーダイオード、Ｃ１，Ｃ２はコ
ンデンサである。図２において、まず、ゲート信号Ｓｇ
がオフの場合には、ゲート信号絶縁ホトカプラ２１９の
出力トランジスタがオフとなり、トランジスタＴｒ１は
導通状態となる。この時、トランジスタＴｒ４が導通状
態となり、スイッチング素子Ｔｒｉｇのゲート信号は負
にバイアスされ、スイッチング素子Ｔｒｉｇは開状態と
なる。この時、ツェナーダイオードＤ２のカソード電圧
は、トランジスタＴｒ１がオンするため、故障信号Ｓｆ
を駆動するトランジスタＴｒ３を駆動するのに十分な電
圧とはならず、したがって故障信号Ｓｆは出力されな
い。また、ゲート信号Ｓｇがオンの場合には、ゲート信
号絶縁ホトカプラ２１９の出力トランジスタがオンとな
り、トランジスタＴｒ１はオフとなる。この時、トラン
ジスタＴｒ３が導通状態となり、スイッチング素子Ｔｒ
ｉｇのゲート信号は正にバイアスされ、スイッチング素
子Ｔｒｉｇは閉状態となる。この時、スイッチング素子
Ｔｒｉｇが正常な場合には、ツェナーダイオードＤ２の
カソード電圧はスイッチング素子Ｔｒｉｇがオンするた
め、故障信号Ｓｆを駆動するトランジスタＴｒ３を駆動
するのに十分な電圧とならず、したがって故障信号Ｓｆ
は出力されない。しかしながら、スイッチング素子Ｔｒ
ｉｇがある一定時間内にオンしなかったり、断線してい
る場合には、ツェナーダイオードＤ２のカソード電圧が
上昇し、トランジスタＴｒ２のベースに接続された遅延
回路で決定されている時定数で、トランジスタＴｒ２の
ベース電圧が上昇する。こうしてトランジスタＴｒ２の
ベース電圧が確立すると、トランジスタＴｒ２がオンと
なり、故障信号Ｓｆを出力することとなる。尚、故障信
号Ｓｆは、ゲートドライバ１０４内のゲートブロック信
号として機能すると共に、故障信号絶縁ホトカプラ２２
０を介して過電圧保護回路１０９の駆動信号として出力
される。
【０００９】次に、図３、図４、図５および図６は、そ
れぞれ各種の過電圧保護回路１０９の具体的な構成例を
示す。まず、図３の過電圧保護回路１０９ａは、第２の
スイッチング手段としての双方向スイッチＴｒｉｇ１，
Ｔｒｉｇ２と、故障信号Ｓｆに基づいて双方向スイッチ
Ｔｒｉｇ１，Ｔｒｉｇ２を開閉制御する駆動回路３０１
と、双方向スイッチＴｒｉｇ１，Ｔｒｉｇ２に直列接続
される抵抗Ｒ１０とを備えた構成である。また、図４の
過電圧保護回路１０９ｂは、第２のスイッチング手段と
してのスイッチング素子Ｔｒｉｇ３と、故障信号Ｓｆに
基づいてスイッチング素子Ｔｒｉｇ３を開閉制御する駆
動回路４０１と、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を整流してス
イッチング素子Ｔｒｉｇ３の両端に印加するダイオード
ブリッジＤ５〜Ｄ８とを備えた構成である。また、図５
の過電圧保護回路１０９ｃは、第２のスイッチング手段
としてのスイッチング素子Ｔｒｉｇ４と、故障信号Ｓｆ
に基づいてスイッチング素子Ｔｒｉｇ４を開閉制御する
駆動回路５０１と、スイッチング素子Ｔｒｉｇ４に直列
接続される抵抗Ｒ１１と、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を整
流して直列接続された抵抗Ｒ１１およびスイッチング素
子Ｔｒｉｇ４の両端に印加するダイオードブリッジＤ１
１〜Ｄ１４とを備えた構成である。さらに、図６の過電
圧保護回路１０９ｄは、第２のスイッチング手段として
のスイッチング素子Ｔｒｉｇ５と、故障信号Ｓｆに基づ
いてスイッチング素子Ｔｒｉｇ５を開閉制御する駆動回
路６０１と、スイッチング素子Ｔｒｉｇ５に直列接続さ
れる抵抗Ｒ１２と、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を整流して
直列接続された抵抗Ｒ１２およびスイッチング素子Ｔｒ
ｉｇ５の両端に印加するダイオードブリッジＤ１５〜Ｄ
１８と、並列接続されるコンデンサＣ３とを備えた構成
である。何れの回路構成によっても、故障信号Ｓｆによ
り第２のスイッチング手段を駆動して、ＰＷＭサイクロ
コンバータの出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を下げるように動
作する。以上のように、本実施形態のＰＷＭサイクロコ
ンバータでは、ＰＷＭ制御により開閉制御される双方向
スイッチ１１２〜１１７の故障を故障検出回路１１０に
より検出して故障信号Ｓｆを出力し、該故障信号Ｓｆに
基づいて、過電圧保護回路１０９によって当該ＰＷＭサ
イクロコンバータの出力端子Ａ，Ｂの電圧を抑制するの
で、双方向スイッチ１１２〜１１７の故障が発生した場
合でも、過電圧による当該ＰＷＭサイクロコンバータの
破壊を阻止することができる。
れぞれ各種の過電圧保護回路１０９の具体的な構成例を
示す。まず、図３の過電圧保護回路１０９ａは、第２の
スイッチング手段としての双方向スイッチＴｒｉｇ１，
Ｔｒｉｇ２と、故障信号Ｓｆに基づいて双方向スイッチ
Ｔｒｉｇ１，Ｔｒｉｇ２を開閉制御する駆動回路３０１
と、双方向スイッチＴｒｉｇ１，Ｔｒｉｇ２に直列接続
される抵抗Ｒ１０とを備えた構成である。また、図４の
過電圧保護回路１０９ｂは、第２のスイッチング手段と
してのスイッチング素子Ｔｒｉｇ３と、故障信号Ｓｆに
基づいてスイッチング素子Ｔｒｉｇ３を開閉制御する駆
動回路４０１と、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を整流してス
イッチング素子Ｔｒｉｇ３の両端に印加するダイオード
ブリッジＤ５〜Ｄ８とを備えた構成である。また、図５
の過電圧保護回路１０９ｃは、第２のスイッチング手段
としてのスイッチング素子Ｔｒｉｇ４と、故障信号Ｓｆ
に基づいてスイッチング素子Ｔｒｉｇ４を開閉制御する
駆動回路５０１と、スイッチング素子Ｔｒｉｇ４に直列
接続される抵抗Ｒ１１と、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を整
流して直列接続された抵抗Ｒ１１およびスイッチング素
子Ｔｒｉｇ４の両端に印加するダイオードブリッジＤ１
１〜Ｄ１４とを備えた構成である。さらに、図６の過電
圧保護回路１０９ｄは、第２のスイッチング手段として
のスイッチング素子Ｔｒｉｇ５と、故障信号Ｓｆに基づ
いてスイッチング素子Ｔｒｉｇ５を開閉制御する駆動回
路６０１と、スイッチング素子Ｔｒｉｇ５に直列接続さ
れる抵抗Ｒ１２と、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を整流して
直列接続された抵抗Ｒ１２およびスイッチング素子Ｔｒ
ｉｇ５の両端に印加するダイオードブリッジＤ１５〜Ｄ
１８と、並列接続されるコンデンサＣ３とを備えた構成
である。何れの回路構成によっても、故障信号Ｓｆによ
り第２のスイッチング手段を駆動して、ＰＷＭサイクロ
コンバータの出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を下げるように動
作する。以上のように、本実施形態のＰＷＭサイクロコ
ンバータでは、ＰＷＭ制御により開閉制御される双方向
スイッチ１１２〜１１７の故障を故障検出回路１１０に
より検出して故障信号Ｓｆを出力し、該故障信号Ｓｆに
基づいて、過電圧保護回路１０９によって当該ＰＷＭサ
イクロコンバータの出力端子Ａ，Ｂの電圧を抑制するの
で、双方向スイッチ１１２〜１１７の故障が発生した場
合でも、過電圧による当該ＰＷＭサイクロコンバータの
破壊を阻止することができる。
【００１０】〔第２の実施形態〕図７は、本発明の第２
の実施形態に係るＰＷＭサイクロコンバータを適用した
交流電動機駆動制御装置の構成図である。同図におい
て、図１（第１の実施形態）と重複する部分には同一の
符号を附して説明を省略する。同図において、本実施形
態のＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源１０１、交
流ラインフィルタ１０２、電源電圧検出回路１０３、ゲ
ートドライバ６０４、転流シーケンス切り替え回路６０
５、コントローラ６０６、電流方向検出回路６０７、負
荷としての交流電動機１０８、故障検出回路６１０、論
理回路６３１および双方向スイッチ群６１１を備えて構
成されている。双方向スイッチ群６１１は、第１の実施
形態と同様に、スイッチング手段としての双方向スイッ
チ１１２〜１１７を備えた構成である。また、論理回路
６３１は、故障時の点弧制御を行うものである。交流電
源１０１の出力は、交流ラインフィルタ１０２を介し
て、出力端子Ａ側に接続される双方向スイッチ１１２〜
１１４と、出力端子Ｂ側に接続される双方向スイッチ１
１５〜１１７とに供給されている。双方向スイッチ１１
２〜１１４の反対側はＡ端子を介して交流電動機１０８
に接続され、双方向スイッチ１１５〜１１７の反対側は
Ｂ端子を介して交流電動機１０８のもう一方の端子に接
続されている。電圧検出回路１０３は、交流電源１０１
の出力電圧を取り込んで絶縁、降圧したあとコントロー
ラ６０６へ電源電圧検出値を渡す。また、コントローラ
６０６は出力電圧指令と電圧検出回路１０３による電源
電圧検出値に基づいて、ＰＷＭ指令を決定し、出力す
る。電流方向検出回路６０７は、双方向スイッチ１１２
〜１１７の両端電圧の差より各々のスイッチ電流方向を
検出して出力する。また、転流シーケンス切り替え回路
６０５は、コントローラ６０６からのＰＷＭ指令と電流
方向検出回路６０７による電流方向検出値に基づいて転
流順序を決定し、ＰＷＭ指令をゲート信号に変換して出
力する。ゲートドライバ６０４は、ゲート信号を絶縁
し、双方向スイッチ１１２〜１１７の駆動信号を出力す
る。双方向スイッチ１１２〜１１７は、該駆動信号を受
け取り、交流電動機１０８へ電力を供給する。また、故
障検出器６１０は、双方向スイッチ１１２〜１１７の両
端の電圧とゲート信号の状態から故障を検出し、故障信
号として出力する。論理回路６３１は、故障信号を受け
取ると、故障が起きたスイッチの相のゲート信号をオフ
し、健全的な動作をしている他相のスイッチの中から１
つを選択して、そのゲート信号をオンとする。
の実施形態に係るＰＷＭサイクロコンバータを適用した
交流電動機駆動制御装置の構成図である。同図におい
て、図１（第１の実施形態）と重複する部分には同一の
符号を附して説明を省略する。同図において、本実施形
態のＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源１０１、交
流ラインフィルタ１０２、電源電圧検出回路１０３、ゲ
ートドライバ６０４、転流シーケンス切り替え回路６０
５、コントローラ６０６、電流方向検出回路６０７、負
荷としての交流電動機１０８、故障検出回路６１０、論
理回路６３１および双方向スイッチ群６１１を備えて構
成されている。双方向スイッチ群６１１は、第１の実施
形態と同様に、スイッチング手段としての双方向スイッ
チ１１２〜１１７を備えた構成である。また、論理回路
６３１は、故障時の点弧制御を行うものである。交流電
源１０１の出力は、交流ラインフィルタ１０２を介し
て、出力端子Ａ側に接続される双方向スイッチ１１２〜
１１４と、出力端子Ｂ側に接続される双方向スイッチ１
１５〜１１７とに供給されている。双方向スイッチ１１
２〜１１４の反対側はＡ端子を介して交流電動機１０８
に接続され、双方向スイッチ１１５〜１１７の反対側は
Ｂ端子を介して交流電動機１０８のもう一方の端子に接
続されている。電圧検出回路１０３は、交流電源１０１
の出力電圧を取り込んで絶縁、降圧したあとコントロー
ラ６０６へ電源電圧検出値を渡す。また、コントローラ
６０６は出力電圧指令と電圧検出回路１０３による電源
電圧検出値に基づいて、ＰＷＭ指令を決定し、出力す
る。電流方向検出回路６０７は、双方向スイッチ１１２
〜１１７の両端電圧の差より各々のスイッチ電流方向を
検出して出力する。また、転流シーケンス切り替え回路
６０５は、コントローラ６０６からのＰＷＭ指令と電流
方向検出回路６０７による電流方向検出値に基づいて転
流順序を決定し、ＰＷＭ指令をゲート信号に変換して出
力する。ゲートドライバ６０４は、ゲート信号を絶縁
し、双方向スイッチ１１２〜１１７の駆動信号を出力す
る。双方向スイッチ１１２〜１１７は、該駆動信号を受
け取り、交流電動機１０８へ電力を供給する。また、故
障検出器６１０は、双方向スイッチ１１２〜１１７の両
端の電圧とゲート信号の状態から故障を検出し、故障信
号として出力する。論理回路６３１は、故障信号を受け
取ると、故障が起きたスイッチの相のゲート信号をオフ
し、健全的な動作をしている他相のスイッチの中から１
つを選択して、そのゲート信号をオンとする。
【００１１】図８は、本実施形態のＰＷＭサイクロコン
バータの動作を説明するために、図７の構成を簡略化し
た概念図である。尚、図８においては、交流ラインフィ
ルタ１０２について詳細な構成を示しており、コイルＬ
１〜Ｌ３およびコンデンサＣ４〜Ｃ６を備えた構成とし
ている。また、双方向スイッチ１１２〜１１７をそれぞ
れ双方向スイッチＳｒａ，Ｓｓａ，Ｓｔａ，Ｓｒｂ，Ｓ
ｓｂ，Ｓｔｂで表している。図８において、仮に双方向
スイッチＳｒａが故障したと仮定すると、第１の実施形
態と同様に、故障検出回路６１０は故障信号Ｓｆを出力
する。故障検出回路６１０は各スイッチ毎に設けてある
ため、双方向スイッチＳｒａが故障したことを検出でき
る。この時双方向スイッチＳｓａおよびＳｓｂを点弧
し、双方向スイッチＳｒａ，Ｓｔａ，ＳｒｂおよびＳｔ
ｂを消弧すれば、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧は”０”とな
り、過電圧による破壊を防ぐことができる。以上のよう
に、本実施形態のＰＷＭサイクロコンバータでは、ＰＷ
Ｍ制御により開閉制御される双方向スイッチ１１２〜１
１７の故障を故障検出回路６１０により検出して故障信
号Ｓｆを出力し、該故障信号Ｓｆに基づいて、故障して
ない相の双方向スイッチを閉制御して、強制的に当該Ｐ
ＷＭサイクロコンバータの出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を”
０”にするので、スイッチング手段の故障が発生した場
合でも、過電圧による当該ＰＷＭサイクロコンバータの
破壊を阻止することができる。
バータの動作を説明するために、図７の構成を簡略化し
た概念図である。尚、図８においては、交流ラインフィ
ルタ１０２について詳細な構成を示しており、コイルＬ
１〜Ｌ３およびコンデンサＣ４〜Ｃ６を備えた構成とし
ている。また、双方向スイッチ１１２〜１１７をそれぞ
れ双方向スイッチＳｒａ，Ｓｓａ，Ｓｔａ，Ｓｒｂ，Ｓ
ｓｂ，Ｓｔｂで表している。図８において、仮に双方向
スイッチＳｒａが故障したと仮定すると、第１の実施形
態と同様に、故障検出回路６１０は故障信号Ｓｆを出力
する。故障検出回路６１０は各スイッチ毎に設けてある
ため、双方向スイッチＳｒａが故障したことを検出でき
る。この時双方向スイッチＳｓａおよびＳｓｂを点弧
し、双方向スイッチＳｒａ，Ｓｔａ，ＳｒｂおよびＳｔ
ｂを消弧すれば、出力端子Ａ，Ｂ間の電圧は”０”とな
り、過電圧による破壊を防ぐことができる。以上のよう
に、本実施形態のＰＷＭサイクロコンバータでは、ＰＷ
Ｍ制御により開閉制御される双方向スイッチ１１２〜１
１７の故障を故障検出回路６１０により検出して故障信
号Ｓｆを出力し、該故障信号Ｓｆに基づいて、故障して
ない相の双方向スイッチを閉制御して、強制的に当該Ｐ
ＷＭサイクロコンバータの出力端子Ａ，Ｂ間の電圧を”
０”にするので、スイッチング手段の故障が発生した場
合でも、過電圧による当該ＰＷＭサイクロコンバータの
破壊を阻止することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＰＷＭサ
イクロコンバータによれば、ＰＷＭ制御により開閉制御
されるスイッチング手段の故障を故障検出手段により検
出して故障信号を出力し、該故障信号に基づいて、過電
圧保護手段によって当該ＰＷＭサイクロコンバータの出
力端子の両端電圧を抑制することとしたので、スイッチ
ング手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコ
ンバータの出力端子の両端電圧を抑制でき、過電圧によ
るＰＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止し得るＰＷＭ
サイクロコンバータを提供することができる。また、本
発明のＰＷＭサイクロコンバータによれば、ＰＷＭ制御
により開閉制御されるスイッチング手段の故障を故障検
出手段により検出して故障信号を出力し、該故障信号に
基づいて、故障してない相のスイッチング手段を閉制御
して、強制的に当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端
子の両端電圧を０にすることとしたので、スイッチング
手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコンバ
ータの出力端子の両端電圧を抑制でき、過電圧によるＰ
ＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止し得るＰＷＭサイ
クロコンバータを提供することができる。
イクロコンバータによれば、ＰＷＭ制御により開閉制御
されるスイッチング手段の故障を故障検出手段により検
出して故障信号を出力し、該故障信号に基づいて、過電
圧保護手段によって当該ＰＷＭサイクロコンバータの出
力端子の両端電圧を抑制することとしたので、スイッチ
ング手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコ
ンバータの出力端子の両端電圧を抑制でき、過電圧によ
るＰＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止し得るＰＷＭ
サイクロコンバータを提供することができる。また、本
発明のＰＷＭサイクロコンバータによれば、ＰＷＭ制御
により開閉制御されるスイッチング手段の故障を故障検
出手段により検出して故障信号を出力し、該故障信号に
基づいて、故障してない相のスイッチング手段を閉制御
して、強制的に当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端
子の両端電圧を０にすることとしたので、スイッチング
手段の故障が発生した場合でも、ＰＷＭサイクロコンバ
ータの出力端子の両端電圧を抑制でき、過電圧によるＰ
ＷＭサイクロコンバータの破壊を阻止し得るＰＷＭサイ
クロコンバータを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＰＷＭサイクロ
コンバータを適用した交流電動機駆動制御装置の構成図
である。
コンバータを適用した交流電動機駆動制御装置の構成図
である。
【図２】第１の実施形態におけるゲートドライブ回路お
よび故障検出回路の詳細な回路構成図である。
よび故障検出回路の詳細な回路構成図である。
【図３】過電圧保護回路の具体的構成を例示する構成図
（その１）である。
（その１）である。
【図４】過電圧保護回路の具体的構成を例示する構成図
（その２）である。
（その２）である。
【図５】過電圧保護回路の具体的構成を例示する構成図
（その３）である。
（その３）である。
【図６】過電圧保護回路の具体的構成を例示する構成図
（その４）である。
（その４）である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＰＷＭサイクロ
コンバータを適用した交流電動機駆動制御装置の構成図
である。
コンバータを適用した交流電動機駆動制御装置の構成図
である。
【図８】第２の実施形態のＰＷＭサイクロコンバータの
動作を説明する概念図である。
動作を説明する概念図である。
【図９】第１従来例のＰＷＭインバータが適用されてい
る交流電動機駆動制御装置の構成図である。
る交流電動機駆動制御装置の構成図である。
【図１０】第２従来例の多重ＰＷＭインバータが適用さ
れている交流電動機駆動制御装置の構成図である。
れている交流電動機駆動制御装置の構成図である。
【図１１】第２従来例における単相出力ＰＷＭインバー
タの構成図である。
タの構成図である。
１０１ 交流電源 １０２ 交流ラインフィルタ １０３ 電源電圧検出回路 １０４ ゲートドライバ １０５ 転流シーケンス切り替え回路 １０６，６０６ コントローラ １０７，６０７ 電流方向検出回路 １０８ 交流電動機 １０９ 過電圧保護回路 １１０，６１０ 故障検出回路 １１１，６１１ 双方向スイッチモジュール １１２〜１１７ 双方向スイッチ（スイッチング手
段） Ａ，Ｂ ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子 Ｔｒｉｇ 双方向スイッチ内のスイッチング素子 ２１９ ゲート信号絶縁ホトカプラ ２２０ 故障検出信号絶縁ホトカプラ Ｒ１〜Ｒ１２ 抵抗 Ｂ１，Ｂ２ バイアス電源 Ｔｒ１〜Ｔｒ５ トランジスタ Ｄ１ コレクタキャッチダイオード Ｄ２ ツェナーダイオード Ｃ１〜Ｃ６ コンデンサ Ｔｒｉｇ１，Ｔｒｉｇ２ 双方向スイッチ（第２のス
イッチング手段） Ｔｒｉｇ３，Ｔｒｉｇ４，Ｔｒｉｇ５ スイッチング
素子（第２のスイッチング手段） Ｄ５〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ１５〜Ｄ１８ ダイ
オードブリッジ ６３１ 論理回路 Ｓｒａ 双方向スイッチ（Ｒ相―Ａ間） Ｓｓａ 双方向スイッチ（Ｓ相―Ａ間） Ｓｔａ 双方向スイッチ（Ｔ相―Ａ間） Ｓｒｂ 双方向スイッチ（Ｒ相―Ｂ間） Ｓｓｂ 双方向スイッチ（Ｓ相―Ａ間） Ｓｔｂ 双方向スイッチ（Ｔ相―Ａ間） ８０１ 交流電源 ８０６，９０６ コントローラ ８１０ 故障検出回路 ８３２ ダイオードモジュール ８３３ 平滑コンデンサ ８３４ トランジスタモジュール ８３５，９３５ 交流電動機 ８３６ ゲートドライバ ８３７ ゲートブロック回路 ９４０ 単相出力ＰＷＭインバータ １０４１ 単相出力トランジスタモジュール
段） Ａ，Ｂ ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子 Ｔｒｉｇ 双方向スイッチ内のスイッチング素子 ２１９ ゲート信号絶縁ホトカプラ ２２０ 故障検出信号絶縁ホトカプラ Ｒ１〜Ｒ１２ 抵抗 Ｂ１，Ｂ２ バイアス電源 Ｔｒ１〜Ｔｒ５ トランジスタ Ｄ１ コレクタキャッチダイオード Ｄ２ ツェナーダイオード Ｃ１〜Ｃ６ コンデンサ Ｔｒｉｇ１，Ｔｒｉｇ２ 双方向スイッチ（第２のス
イッチング手段） Ｔｒｉｇ３，Ｔｒｉｇ４，Ｔｒｉｇ５ スイッチング
素子（第２のスイッチング手段） Ｄ５〜Ｄ８，Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ１５〜Ｄ１８ ダイ
オードブリッジ ６３１ 論理回路 Ｓｒａ 双方向スイッチ（Ｒ相―Ａ間） Ｓｓａ 双方向スイッチ（Ｓ相―Ａ間） Ｓｔａ 双方向スイッチ（Ｔ相―Ａ間） Ｓｒｂ 双方向スイッチ（Ｒ相―Ｂ間） Ｓｓｂ 双方向スイッチ（Ｓ相―Ａ間） Ｓｔｂ 双方向スイッチ（Ｔ相―Ａ間） ８０１ 交流電源 ８０６，９０６ コントローラ ８１０ 故障検出回路 ８３２ ダイオードモジュール ８３３ 平滑コンデンサ ８３４ トランジスタモジュール ８３５，９３５ 交流電動機 ８３６ ゲートドライバ ８３７ ゲートブロック回路 ９４０ 単相出力ＰＷＭインバータ １０４１ 単相出力トランジスタモジュール
Claims (6)
- 【請求項１】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力を備えたスイッチング手段で直接接続し、出
力電圧指令に応じたＰＷＭ制御により前記スイッチング
手段の開閉制御を行って任意の交流及び直流電圧を出力
するＰＷＭサイクロコンバータにおいて、 前記スイッチング手段の故障を検出して故障信号を出力
する故障検出手段と、 当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子の両端に接続
され、前記故障信号に基づいて該出力端子の電圧を抑制
する過電圧保護手段と、を有することを特徴とするＰＷ
Ｍサイクロコンバータ。 - 【請求項２】 前記過電圧保護手段は、 前記故障信号に基づいて開閉制御される第２のスイッチ
ング手段を有することを特徴とする請求項１に記載のＰ
ＷＭサイクロコンバータ。 - 【請求項３】 前記過電圧保護手段は、 前記故障信号に基づいて開閉制御される第２のスイッチ
ング手段と、 前記第２のスイッチング手段に直列接続される抵抗と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のＰＷＭサイ
クロコンバータ。 - 【請求項４】 前記過電圧保護手段は、 当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子間電圧を整流
して前記直列接続された抵抗および第２のスイッチング
手段の両端に印加するダイオードブリッジを有すること
を特徴とする請求項３に記載のＰＷＭサイクロコンバー
タ。 - 【請求項５】 前記過電圧保護手段は、 前記直列接続された抵抗および第２のスイッチング手段
と並列接続されるキャパシタを有することを特徴とする
請求項４に記載のＰＷＭサイクロコンバータ。 - 【請求項６】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力を備えたスイッチング手段で直接接続し、出
力電圧指令に応じたＰＷＭ制御により前記スイッチング
手段の開閉制御を行って任意の交流及び直流電圧を出力
するＰＷＭサイクロコンバータにおいて、 前記スイッチング手段の故障を検出して故障信号を出力
する故障検出手段を有し、 故障してない相のスイッチング手段を閉制御して、強制
的に当該ＰＷＭサイクロコンバータの出力端子電圧を０
にすることを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-11-11 JP JP30882797A patent/JP3865011B2/ja not_active Expired - Fee Related
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